雷達關(guān)聯(lián)成像技術(shù)研究.pdf

1、關(guān)聯(lián)成像是光學領(lǐng)域研究前沿的新興熱點問題之一，能夠?qū)崿F(xiàn)非定域性成像，一經(jīng)提出就引起了廣泛的討論和研究。本文借鑒光學關(guān)聯(lián)成像的基本原理，基于波前隨機調(diào)制、波束內(nèi)超分辨的創(chuàng)新構(gòu)思，探索一種不依賴、且不受限于目標相對運動的雷達關(guān)聯(lián)成像技術(shù)，與 SAR/ISAR成像形成互補，為現(xiàn)有雷達成像技術(shù)中對靜止\準靜止目標以及非合作目標成像等瓶頸問題提供嶄新的視角和解決思路。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、叛芯苛死走_關(guān)聯(lián)成像的基本理論，對關(guān)聯(lián)成像應用于

2、微波雷達系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、信號波形以及波束內(nèi)超分辨原理等基礎(chǔ)問題進行了研究。具體內(nèi)容包括：分析了熱光關(guān)聯(lián)成像原理，從雷達信號處理的角度得出關(guān)聯(lián)成像實現(xiàn)的前提條件；提出采用時空不相關(guān)的探測信號實現(xiàn)雷達關(guān)聯(lián)成像的方式。對比了雷達關(guān)聯(lián)成像和熱光關(guān)聯(lián)成像的差異，并分析了二者在成像根本原理上的一致性；提出了陣列結(jié)構(gòu)發(fā)射正交-時間不相關(guān)信號的波前調(diào)制方法，推導證明了這種方法能夠在探測區(qū)域產(chǎn)生具有時空不相關(guān)特征的雷達信號覆蓋；對比了雷達關(guān)聯(lián)成像與傳統(tǒng)

3、SAR/ISAR以及陣列雷達成像方法，進一步詮釋了雷達關(guān)聯(lián)成像不依賴于多普勒頻率的波束內(nèi)超分辨原理。結(jié)合數(shù)值模擬實驗說明了雷達關(guān)聯(lián)成像利用單脈沖回波能夠獲得靜止、合作以及非合作目標的清晰圖像。
　?、蒲芯苛死走_關(guān)聯(lián)成像的空間模糊函數(shù)，對名義分辨率、波形設計、陣列構(gòu)型和抗干擾性能進行了分析。具體內(nèi)容包括：給出了雷達關(guān)聯(lián)成像的空間模糊函數(shù)，推導了名義分辨率的解析表達式，闡明了雷達系統(tǒng)參數(shù)與分辨能力之間的關(guān)系；給出了零載頻假設下的分辨率

4、表示，從而量化評估陣列構(gòu)型對分辨率的影響；提出了噪聲調(diào)制波形和混沌調(diào)制波形，該種波形能夠天然地滿足雷達關(guān)聯(lián)成像對正交性和時間不相關(guān)性的要求；針對典型的雷達成像干擾形式，分析了雷達關(guān)聯(lián)成像的抗干擾性，理論和實驗都說明由于采用了具有時空不相關(guān)特征的探測信號，這種成像技術(shù)具有突出的抗干擾性能。
　?、茄芯苛嘶趨?shù)化模型的圖像重構(gòu)方法。由于探測信號的空間不相關(guān)特征受到微波系統(tǒng)條件限制，熱光關(guān)聯(lián)成像中基本的相關(guān)重構(gòu)法并不能在雷達關(guān)聯(lián)成像中

5、獲得高分辨率。本章由此提出了參數(shù)化模型下的重構(gòu)方法，對成像方程的構(gòu)造和重構(gòu)條件進行了分析，并提出了分步式重構(gòu)方法以降低計算復雜度。重點分析了在三維區(qū)域構(gòu)造時空不相關(guān)探測信號的條件，由此在參數(shù)化模型下研究了雷達關(guān)聯(lián)成像的三維圖像重構(gòu)。
　?、葘δＰ褪錀l件下的成像算法展開了研究，具體內(nèi)容包括：分析了模型失配的產(chǎn)生原因，即目標運動和初始網(wǎng)格失配；研究了模型失配條件下的信號模型，給出了其主要影響因素：目標運動速率、初始網(wǎng)格偏移、探測信號

6、的時空不相關(guān)特征以及目標散射系數(shù)矢量；分析了現(xiàn)有算法在模型失配條件下的局限性，給出了圖像重構(gòu)的兩種方案；針對運動目標引起的模型失配，研究了基于稀疏恢復的圖像重構(gòu)算法。針對高速運動目標給出了基于參數(shù)估計和基于多維參數(shù)聯(lián)合估計的成像方案；分析了雷達關(guān)聯(lián)成像中初始網(wǎng)格失配效應的特殊性，并分析了現(xiàn)有網(wǎng)格優(yōu)化算法的局限性，從而提出了相關(guān)-參數(shù)化聯(lián)合重構(gòu)算法，在保證分辨率的同時有效增強了模型失配條件下算法的穩(wěn)健性。并且，提出了基于匹配濾波的聯(lián)合重構(gòu)